常見GSM模塊介紹 ——刊登於《無線電》2008年10期

 GSM是Global System for Mobile Communications的縮寫,意爲全球移動通信系統,是世界上主要的蜂窩系統之一。GSM是基於窄帶TDMA制式,允許在一個射頻同時進行8組通話。GSM80年代興起於歐洲,1991年投入使用。到1997年底,已經在100多個國家運營,成爲歐洲和亞洲實際上的標準,到了2001年,在全世界的162個國家已經建設了400個GSM通信網絡。但GSM系統的容量是有限的,在網絡用戶過載時,就不得不構建更多的網絡設施。值得欣慰的是GSM在其他方面性能優異,它除了提供標準化的列表和信令系統外,還開放了一些比較智能的業務如國際漫遊等。GSM手機的方便之處在於它提供了一個智能卡,人們稱之爲SIM卡,並且機卡可以分離,這樣用戶更換手機並且定製個人信息這方面都十分便利了。

    GSM網絡經過多年的發展完善,現在已經非常成熟,盲區少,信號穩定,自動漫遊,並且通訊距離不受周圍環境影響。尤其是GSM短信息,靈活方便,可以跨市、跨省、甚至跨國傳送,而且每發送一條短信息只要1毛錢,非常可靠廉價。此外,目前手機SIM卡近年來可以0元申請辦理,某些套餐使用費用比固話還低。因此利用手機短信來實現報警、超遠程遙控工業設備、傳輸數據是一個非常不錯的選擇。

    GSM模塊,是一個類似於手機的通訊模塊,集成了手機的若干功能於一塊小電路板上,它可以發送短消息,通話等等,模塊雖小,但它具備了很多手機的功能,擁有它等於就是擁有了手機的核心部分了,它在很多應用領域中都有着廣泛的應用,GSM模塊通過使用AT指令才能控制它,模塊可以與電腦RS232串口相連,也可以用單片機來進行控制。下面我們例舉一些典型的應用:

1、 手機控制的門禁系統:

    用GSM控制門禁系統的電控鎖,如果你需要進門,只要用手機撥打GSM模塊內手機卡號,門就會自動打開,並且只有你設置的手機號碼才能開門,而且沒有任何費用產生。

2、 三翻廣告牌的災害天氣緊急關閉:

    三翻廣告牌是通過電機實現不斷翻轉顯示多個廣告內容,因爲安裝在室外,當出現大風、冰雹等災害天氣時,廣告牌很容易被吹壞或者卡死損壞,這時需要緊急關閉,你可以通過繼電器常閉接點來控制廣告牌的電源,這時你只要發送“關閉”控制短信後,廣告牌就會自動關閉,並且自動延時一定時間後自動恢復正常工作(一般災害性天氣不會持續很長時間)如果你想提前打開廣告牌,可以發送“打開”控制短信。

3、 工程系統的餘款催交:

    一些工程都是安全完成後正常運行一段時間後才把餘款結清,如果碰到客戶惡意拖欠貨款,往往安裝方非常頭疼,因爲設備已經安裝了,如果拆回來損失很大,尤其是外地客戶非常勞民傷財,這時可以在客戶系統中先安裝的GSM模塊,用它進行一路或多路控制系統的一些關鍵點,當客戶惡意拖欠貨款時可以通過短信關閉一些功能,迫使客戶付清貨款然後立即短信開通,如果已經順利回收貨款還可以借系統維護的名義把GSM模塊從客戶系統中拆除。

4、 監控系統或者網站服務器的報警及復位:

    監控系統或者網站服務器經過長時間運行後可能會出錯死機,這時候斷電覆位是唯一的解決方法,這時可以通過GSM模塊控制系統的電源,並設置成打開3秒後自動關閉模式,可以實現斷電覆位,此外,GSM模塊在一些特殊應用領域也起到了非常大的作用,如:主電源消失、內存錯誤、散熱風扇停機、燃油耗盡、有人入侵等各種信息,是無人機房監控的理想選擇。

5、 家電的遠程控制:

    通過短信控制可以輕鬆實現遠程打開電飯煲、熱水器等家電,通過控制遙控器或切換到維修模式也能控制空調。

    看完了GSM模塊的一些應用舉例,相信你一定對它有了非常大的興趣了吧,由於當前市場上GSM模塊產品型號衆多,很多國外產品可用的資料卻比較少,特別是中文開發文檔比較少,所以,在此我們例舉一些技術成熟,文檔資料易找,購買起來方便的幾款GSM模塊產品。它們分別是西門子的TC35i,明基BENQ M22,傻瓜式GSM模塊JB35GD等,下面我們就一起來看一下市面上常見的幾款GSM模塊。

TC35i

    TC35i模塊是一款支持中文短信息的工業級的新版GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段,電源範圍爲直流3.3~4.8V ,休眠狀態電流消耗爲3.5mA,空閒狀態爲25mA,發射狀態爲300mA(平均),峯值爲2.5A;可傳輸語音和數據信號, 功耗在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)分別爲2W和1W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓爲3V/1.8V,TC35i通過AT命令可雙向傳輸指令和數據,可選波特率爲300b/s~115kb/s , 自動波特率爲1.2kb/s~115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息),可通過AT命令或關斷信號實現重啓和故障恢復。

    TC35i由供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口等6部分組成。作爲TC35i的核心基帶處理器主要處理GSM終端內的語音和數據信號,並涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能。

TC35i硬件設計:

    TC35i模塊有40個引腳,通過一個ZIF(Zero Insertion Force,零阻力插座)連接器引出。這40個引腳可以劃分爲5類,即電源、數據輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。

    TC35i的第1~5引腳是正電源輸入腳通常推薦值4.2V,第6~10引腳是電源地。11、12爲充電引腳,可以外接鋰電池,13爲對外輸出電壓(共外電路使用),14爲ACCU-TEMP接負溫度係數的熱敏電阻,用於鋰電池充電保護控制。

    15腳是啓動腳IGT,系統加電後爲使TC35i進入工作狀態,必須給IGT加一個大於100ms的低脈衝,電平下降持續時間不可超過1ms。

    16~23爲數據輸入/輸出,分別爲DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0 和DCD0。tc35i模塊的數據輸入/輸出接口實際上是一個串行異步收發器,符合ITU-T RS232接口標準。它有固定的參數:8位數據位和1位停止位,無校驗位,波特率在300bps~115kbps之間可選,默認9600。硬件握手信號用RTS0/CTS0,軟件流量控制用XON/XOFF,CMOS電平,支持標準的AT命令集。

    其中18腳RXD、19腳TXD爲TTL的串口通訊腳,可以方便和單片機進行通訊。

    TC35i使用外接式SIM卡, 24~29爲SIM卡引腳,SIM卡同TC35i是這樣連接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過SIM卡閱讀器與TC35i的同名端直接相連,ZIF連接座的CCIN引腳用來檢測SIM卡是否插好,如果連接正確,則CCIN引腳輸出高電平,否則爲低電平。

    TC35i的第32腳SYNC引腳有兩種工作模式,一種是指示發射狀態時的功率增長情況,另一種是指示TC35i的工作狀態,可用AT命令AT+SYNC進行切換,本模塊使用的是後一種。當LED熄滅時,表明TC35i處於關閉或睡眠狀態;當LED爲600 ms亮/600ms滅時,表明SIM卡沒有插入或TC35i正在進行網絡登錄;當LED爲75 ms亮/3s熄時,表明TC35i已登錄進網絡,處於待機狀態。

    30、31、32腳爲控制腳,其中30爲RTC backup,31爲Power down,32 爲SYNC。

    35~38爲語音接口,35、36接揚聲器放音。37、38可以直接接駐極體話筒來採集聲音(37是話筒正端,39是話筒負端)

    TC35I開發技巧:

    模塊的供電電壓如果低於3.3V會自動關機。同時模塊在在發射時,電流峯值可高達2A。同時在此電流峯值時,電源電壓(送入模塊的電壓)下降值不能超過0.4V。所以該模塊對電源的要求較高,電源的內阻+FFC聯接線的電阻必需小於200mΩ。

    單片機通過兩根I/O口控制TC35的開關機、復位等,通過串口與TC35進行數據通信,通信速率爲9600Kbps,採用8位異步通訊方式,1位起始位,8位數據位,1位停止位。

    TC35模塊輸入輸出的TTL正電平邏輯不是+5V,而是+2.9V,因此必要時加端口保護。

BENQ M22

    M22是BENQ推出的一款內置TCP/IP over PPP的GPRS模塊,價錢比較便宜。在設計結構上,它採用插槽代替排線,這樣就可以將其懸空放置,不佔用PCB面積,它的下面可以放置SIM卡槽和其他芯片和電路。通過AT指令完成GPRS撥號,PPP連接,TCP/IP應用,使用較方便。但是,它的缺點也很明顯:穩定性不夠,麥克風和聽筒接口需要比較麻煩的濾波電路。TCP/IP部分功能有限,只能實現標準的TCP/UDP通信,只能作爲客戶端,不支持偵聽,也就不能作服務器。但即使能提供偵聽功能模塊,在大多數GPRS環境下也不能使用,因爲通常,中國移動分配給GPRS終端用戶的IP地址並非INTERNET上的公網IP,而是移動內部地址,通過NAT方式訪問INTERNET。這樣,公網IP用戶就無法連接上移動內部IP。這裏多說幾句,需要實現類服務器功能的用戶,在這種情況下可以自己編寫代碼,通過識別特定短信號碼或內容信息來主動連接到INTERNET公網IP地址用戶,從而實現類似的僞服務器的功能。如果採用某些DTU,甚至可以不用寫該短信識別程序,一般DTU都內置短信-〉連上GPRS的功能,只需要簡單設置幾個參數。

關於撥號:如果您撥號後顯示的是PPP協議信息,請用 AT*97#

    關於TCP/IP使用:撥號成功後,數據實現透明傳輸。發送+++後等待一段時間後返回AT指令模式,此時如果需要再次返回數據模式,使用ATO;需要斷開TCP(UDP不存在持續連接)持續連接,使用ATH。

    一些關於M22的問題(主要談軟件方面,不涉及硬件特性問題):

1、在使用TCP協議時,數據幀長度超過1200個字節,TCP連接會斷掉;在使用UDP協議時,數據幀長度超過1024,模塊會直接復位。

2、有時候提示連上GPRS之後,卻無法發送和接收任何數據。

3、有時候在撥號後,模塊會自動重新啓動,過程中不響應任何AT指令,通常等待15秒後模塊重啓,此時可重新撥號。

4、發送數據長度超過1024後自動發送該1024部分;不及1024而需要發送,可以在向串口發送數據後,等待2-3秒,數據會自動發送出去。

5、有些時候,模塊一旦斷掉後,就無法自動重啓,而必須先手動斷開電源,再打開的方式重新啓動。察看硬件手冊,可以通過設置相關硬件引腳並且通過AT指令感應該引腳電壓來實現軟件重啓功能,這樣也許可以解決我們遇到的問題,但因爲條件限制,沒有最終測試。

JB35GD

    常見的家庭防盜報警器都是通過電話線撥號報警的,然而固定電話配線箱一般都集中放置在居民樓的樓道里,如果小偷入室以前先打開配線箱把電話線破壞了,系統就不可能報警了。如果用JB35GD開發的家庭GSM防盜報警器,就完全可以避免被破壞的可能,大大增加了報警器的可靠性和安全性。

    用JB35GD開發汽車GSM報警器,直接把車輛報警短信發到用戶的手機裏,可以在全球任何一個角落監控你的汽車,徹底解決你在高層住宅樓上或商場內聽不到車輛報警聲音的矛盾。還能用手機遠程遙控被盜汽車斷油、斷電。利用手機SIM卡的基站定位功能還能大至確定被盜汽車的位置。利用JB35GD向外發短信或撥打電話報警,可以做到現場無任何聲音,徹底解決汽車停在住宅小區內報警噪音擾民的問題,真正做到綠色環保。

JB35GD系列短信模塊有着以下一些特點:

1.模塊可以直接驅動8路繼電器。8路繼電器可以用短信遙控、短信定時遙控、DTMF遙控、振鈴遙控來控制。

2.具有短信遙控結果回傳功能。模塊在收到遙控短信後,能把控制結果仍以短信的形式回傳。

3.設有來電號碼過濾器,拒絕非法手機遙控模塊繼電器,使你的手機具有遙控“身份證”的作用。

4.模塊的設計思路以人性化爲本,以直觀的中文作爲短信遙控指令和報警短信內容,且用戶可自定義。

5.模塊內可以預先存入20條報警短信內容和發送手機號,可以在有線或無線傳感器的觸發下對應發送。

6.12個無線報警防區(需在JB35G的擴展管腳上增配315M解碼接收板)。

7.8個有線報警防區,採用上下沿跳變觸發報警,適合接任何形式的傳感器。

8.每路有線和無線報警防區觸發後,能同時向6個手機發送報警短信、向6個手機撥打報警電話。

9.報警短信內容和號碼的設置可以用電腦軟件改寫,也可以用手機發短信來改寫。

10.設防/解防控制腳,通過外接高低電平來控制12個無線防區和8個有線防區的設防、解防。

11.可以通過手持遙控器對模塊進行設防、解防、半設防、禁止解防(需增配315M接收板和遙控器)。

12.可以通過短信和電話控制模塊進行設防、解防。

13.可以通過短信定時遙控功能,實現每天幾點幾分自動設防,幾點幾分自動解防。

14.支持語音通話功能,可以用模塊開發車載電話。

15.報警後可以監聽環境聲音。

16.智能化RS232、TTL串口,既能傳送數據,又能把計算機文本發送給普通手機閱讀。

17.來電顯示號碼可以通過串口輸出。

18.工作電壓採用12V直流供電,兼容汽車供電系統。

19.具有免話費的振鈴遙控功能。通過撥打電話時的來電顯示和振鈴聲的觸發下,使繼電器的狀態翻轉。

20.JB35GD增配了短信測量A/D轉換板,就能把現場採集測量到的5路溫度數據和8路電壓量數據以短信的形式發到你的手機上,實現遠程漫遊監測。

    JB35GD短信模塊是一個由GSM模塊加上單片機組成的一個控制系統。GSM或CDMA手機模塊主要是用來建立無線信道,並接收和發出短消息。單片機系統用來控制手機模塊,並且對收到的短消息信息進行解釋並執行。單片機控制板採用雙CPU模式,使系統能同時處理多項任務,採用獨立時鐘的看門狗電路,防止軟件死機。由MT8870負責雙音頻解碼,完成DTMF通話遙控,MAX232完成和計算機的RS232通訊,CD4094完成輸出串行轉並行的八路隔離驅動繼電器。

    該模塊機體積非常小巧,沒有設計話筒插座,但是板上預留了接口,模塊上21~25引腳的含義是:21、22接駐極體話筒,23、24接32歐姆左右的喇叭,25是地。

管腳描述:

1腳: 接地 GND

2腳: 正電源 VCC +12V

3腳: 第八路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

4腳: 第七路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

5腳: 第六路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

6腳: 第五路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

7腳: 第四路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

8腳: 第三路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

9腳: 第二路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

10腳: 第一路三極管集電極開路輸出,可直接驅動繼電器。

11腳: 有線報警傳感器S1輸入,下降沿觸發,受20腳設防、解防控制。

12腳: 有線報警傳感器S2輸入,下降沿觸發,受20腳設防、解防控制,對應報警設置(一)短信。

13腳: 忙閒狀態輸出(低電平0V:表示JB35GD處於空閒待機狀態;高電平5V:表示JB35GD處於忙的狀態)

14腳: 有線報警傳感器S3輸入,下降沿觸發,受20腳設防、解防控制。

15腳: 有線報警傳感器S4輸入,上升沿觸發,受20腳設防、解防控制。

16腳: 有線報警傳感器S5輸入,上升沿觸發,受20腳設防、解防控制。

17腳: 有線報警傳感器S6輸入,上升沿觸發,受20腳設防、解防控制。

18腳: 有線火災煙霧傳感器S7輸入,下降沿觸發,24小時永遠設防。

19腳: 有線緊急按鈕S8輸入,下降沿觸發,24小時永遠設防。

20腳: 設防/解防控制腳,通過外接高低電平來控制系統的無線報警輸入和有線報警輸入的設防、解防。

JB35GD右側擴展管腳描述:

21腳: 連接315M解碼接收板上的PT2272的VT腳。

22腳: 連接315M解碼接收板上的PT2272的13腳。

23腳: 連接315M解碼接收板上的PT2272的12腳。

24腳: 連接315M解碼接收板上的PT2272的11腳。

25腳: 連接315M解碼接收板上的PT2272的10腳。

26腳: 給外部的315M解碼接收板提供+5V的工作電源。

27腳: 接地 GND,連接315M解碼接收板上的接地 GND。

使用時第一步,接通12V穩壓直流電源。(如果驅動8只繼電器,則必須保證穩壓電源的輸出電流≥1000mA,變壓器功率≥10W。)

    如果是第一次接通電源,須等待20秒~10分鐘,LED光才亮,進入待機狀態。如果是第二次以後接通電源,則只須等待20~30秒,LED發光管亮,進入待機狀態。(在此等待時間內JB35先進行GSM網絡搜尋,再進行SIM卡格式化過程。GSM網絡搜尋大約須要20~30秒時間。SIM卡格式化過程大約須要1秒~10分鐘不等。格式化SIM卡的目的是刪除SIM卡內的電話簿和短信箱中的內容,因爲這些存儲空間是JB35以後用來存儲運行中一些重要數據的。格式化時間的長短取決於電話簿裏的內容多少,如果電話簿內容本身爲空,則只須10秒就完成格式化。)登陸網絡成功以後LED會變成常亮,而且手機模塊上的一個綠色貼片LED也會以0.5HZ的頻率閃光,表示網絡連接成功。

總結

    除了上述幾款GSM模塊,我們還可以看到的模塊有:Wavecom 的GSM(Mo3、Mo2),愛立信的DM10/DM20, GM22/GM25,GM47/48等,中興的ZXGM18,ZXGM28。Motorola 的d10、d15。有興趣的讀者,可以從網絡上了解一下相關信息。

    BenQ是最便宜的GPRS模塊而且帶TCP/IP協議棧。工業及車載的高可靠性應用西門子是第一選擇,一般工業及車載應用但對成本較敏感的話,可以用Wavecom的。普通環境及成本高度敏感的,建議用BenQ的。另外要清楚的是:在選擇GPRS數據通訊時要注意是否需要內嵌TCP/IP協議棧,這亦影響品牌及型號的選擇GPRS外置Modem一般僅是GPRS模塊+SIM卡+電源變換+RS232接口及簡單的控制電路組成,嵌入式應用最好直接用模塊,桌面應用可以考慮採用成品外“貓”,原裝進口價也就1千多。嵌入式應用選模塊時,若僅使用SMS及語音的話,西門子的TC35i是不錯的選擇,若使用GPRS數據通訊的話,最好選帶協議棧的模塊,低端則可選BenQ的模塊如M22。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章